時分割X線異常散乱測定によるゼオライト結晶化メカニズムの解明
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21K14708
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
山田 大貴 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (50873684)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ゼオライト / 高エネルギーX線全散乱法 / X線異常散乱法 / 二体分布関数 / 二体分布関数解析 / X線異常散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
CO2吸着や自動車排ガス浄化触媒として注目を集めている多孔質材料であるゼオライトは、シリコン源やアルミニウム源、構造規定剤（無機カチオンや有機カチオン）、アルカリ源、水を混合した後に一定時間水熱合成することで得られるが、その過程で生成するゼオライト前駆体は非晶質であることからその結晶化メカニズムの理解はいまだ限定的である。本研究ではこれらの問題を解決するため、ゼオライト合成中の特定の元素環境の解析が可能な高速X線異常散乱法を確立し、ゼオライト前駆体構造中の構造規定剤周辺環境の可視化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、シリコン源やアルミニウム源、構造規定剤（無機カチオンや有機カチオン）、アルカリ源、水を混合した後に一定時間水熱合成することで得られるゼオライトおよびその前駆体に対して量子ビームを最大限に活用した元素選択精密構造解析を実施し、前駆体構造中の構造規定剤周辺環境を可視化することを目指している。
本目的を実現するため、ANAおよびRHOと呼ばれる種類のゼオライト合成系において、非晶質前駆体中のCs周辺の環境評価を実施した。これに先立ち元素選択精密構造解析の測定手法・解析手法に関して検討を実施し、実際に元素選択的な構造解析が可能なことを確認した。詳細な解析の結果、Cs周辺環境がこれら二つの系で特異的に異なること、またそれぞれの合成系でのCs周辺環境の構造形成が比較的大きなクラスター単位で形成すること（~0.7 nm程度）が初めて明らかになった。特に本研究で重要な役割を果たしたX線異常散乱法はゼオライト前駆体において適用されてケースはこれまでなく、その有用性を世界に先駆けて示した。現在、各種量子ビーム実験データを組み合わせた精密三次元構造モデリングの結果も含めて結果をThe Journal of Physical Chemistry Lettersに投稿し、受理されている状況である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
非晶質ゼオライト前駆体をX線異常散乱法で評価する先進的な試みを世界に先駆けて実施し、The Jornal of Physical Chemisty Lettersに、論文投稿・受理までされている。
そのため、研究は概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はCs以外の構造規定剤として働く元素に関しても解析・考察を進めて、得られた結果を報告する。昨年度までに得られた結果と比較することでそれぞれの構造規定剤が特異的に誘起する前駆体構造の理解が深化することが期待できる。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
